CN117391613A - 一种基于物联网的农业产业园管理*** - Google Patents
一种基于物联网的农业产业园管理*** Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及园区管理技术领域，本发明公开了一种基于物联网的农业产业园管理***，包括：区域设置模块、数据采集模块、土壤参数处理模块、气候参数处理模块、水质参数处理模块、综合模型建立模块、***分析预警模块以及***优化维护模块，区域设置模块为产业园划分不同区域，数据采集模块采集所需环境参数，通过土壤参数处理模块、气候参数处理模块和水质参数处理模块处理采集到的环境参数，并由综合模型建立模块计算得出综合环境指数，***分析预警模块依据综合环境指数对不符合标准的子区域进行分析预警，并由***优化维护模块对预警显示的监测子区域进行环境不达标分析，并依据分析结果展开进一步的优化维护。
Description
技术领域
本发明涉及园区管理技术领域，更具体地涉及一种基于物联网的农业产业园管理***。
背景技术
物联网技术是将各种设备和物品连接到互联网，以实现信息的交换和传递，在智能农业管理***中，物联网技术主要应用于传感器、农业设备和气象观测方面，实现农业生产的数据采集、分析和决策，利用无线通信技术，将传感器获取到的数据传输到中央服务器或云平台，可以进行数据存储、实时分析、数据挖掘并生成报表，通过安装在农业产业园中的各种传感器，可以实时感知和监测农田的环境参数，这些传感器将环境数据采集并传输到***中，为农业管理者提供准确的决策依据。
但是，传统的农业产业园管理***也存在一些缺点：数据获取和监测困难：传统的农业产业园管理***通常依赖于人工检测和监测，需要农业管理者定期巡视农田，并手动记录和处理数据，这种方式耗时耗力，且难以实现实时数据采集和监测，无法及时发现和解决问题；数据存储和管理不便：传统***中的农田数据通常以纸质形式记录，或者存储在局限于单个硬件设备中，难以进行集中管理和快速查询，数据的整合和分析工作困难，影响农业管理者的决策效率和精准度；决策支持能力有限：现有的农业产业园管理***通过安装传感器，实时感知和监测农田的环境参数，却没有综合的计算模型提供依据，并且缺少后续优化环节。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明提供了一种基于物联网的农业产业园管理***，以解决上述背景技术中存在的问题。
本发明提供如下技术方案：一种基于物联网的农业产业园管理***，包括：区域设置模块、数据采集模块、土壤参数处理模块、气候参数处理模块、水质参数处理模块、综合模型建立模块、***分析预警模块以及***优化维护模块；
所述区域设置模块，依据不同的作物种植范围为农业产业园划分为不同区域，将传感器设备安装在农业产业园不同区域中，并将各监测子区域依次编号为1，2，...，i，...，n；
所述数据采集模块，通过物联网通信技术将传感器获取的数据传输至数据中心，并提取各监测子区域环境参数数据，环境参数数据包括园区土壤参数、园区气候参数和园区水质参数；
所述土壤参数处理模块，基于数据采集模块提取出的园区土壤参数，通过土壤状态分析数学模型计算得出各监测子区域的土壤状态系数，并将经计算得出的土壤状态系数传输至综合模型建立模块；
所述气候参数处理模块，基于数据采集模块提取出的园区气候参数，通过气候分析函数模型计算得出各监测子区域的气候湿润度系数，并将经计算得出的气候湿润度系数传输至综合模型建立模块；
所述水质参数处理模块，基于数据采集模块提取出的园区水质参数，通过水质计算函数模型计算得出各监测子区域的水体质量系数，并将经计算得出的水体质量系数传输至综合模型建立模块；
所述综合模型建立模块，基于计算得出的各监测子区域土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数建立综合模型，计算得出各监测子区域的综合环境指数，并将综合环境指数传输至***分析预警模块；
所述***分析预警模块，接收综合模型建立模块计算得出的各监测子区域的综合环境指数，依据综合环境指数分析各监测子区域的环境是否达标，并将未达标的子区域进行状态显示并预警；
所述***优化维护模块，接收到***分析预警模块的分析结果和预警显示，对预警显示的监测子区域进行环境不达标分析，并依据分析结果展开进一步的优化维护。
优选的，所述区域设置模块中传感器设备包括温湿度传感器、土壤湿度传感器和光照传感器，并将传感器设备安装部署在农业产业园区的土壤、气候和水质环境中。
优选的，所述数据采集模块中园区土壤参数包括各监测子区域的饱和土壤容重、土壤质量和土壤水分含量，其中饱和土壤容重包括各监测子区域的土壤颗粒密度、水的密度和土壤孔隙度，园区气候参数包括各监测子区域空气含水量、空气中水蒸气分压力和每日降水量，园区水质参数包括各监测子区域污染物种类数、第x种污染物的实测值和第x种污染物的评价标准。
优选的，所述土壤参数处理模块中计算得出的各监测子区域土壤状态系数的计算步骤如下：
步骤S01：计算各监测子区域饱和土壤容重，计算公式为：其中Ysi表示各监测子区域的饱和土壤容重，Gsi表示各监测子区域的土壤颗粒密度，Ywi表示各监测子区域的水的密度，ei表示各监测子区域的土壤孔隙度；
步骤S02：计算各监测子区域土壤状态系数，计算公式为：其中Zi表示各监测子区域的土壤状态系数，Ysi表示各监测子区域的饱和土壤容重，Msi表示各监测子区域的土壤质量，Xsi表示各监测子区域的土壤水分含量。
优选的，所述气候参数处理模块中计算得出的各监测子区域气候湿润度系数的计算公式为：其中Ai表示各监测子区域气候湿润度系数，wi表示各监测子区域空气含水量，pi表示各监测子区域空气中水蒸气分压力，xn表示每日降水量，为降水量平均值且/>m可表示从每月月初至月底的任意一天的天数。
优选的，所述水质参数处理模块中计算得出的各监测子区域水体质量系数的计算公式为：其中Mi表示各监测子区域的水体质量系数，Cix表示各监测子区域第x种污染物的实测值，Six表示各监测子区域第x种污染物的评价标准，y表示参加评价的污染物种类数。
优选的，所述综合模型建立模块中基于各监测子区域土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数，计算得出各监测子区域的综合环境指数的计算公式为：Di＝w1×Zi+w2×Ai+w3×Mi，其中Di表示各监测子区域的综合环境指数，w1、w2和w3表示土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数的权重。
优选的，所述***分析预警模块将各监测子区域的综合环境指数Di与预设的标准环境指数Δθ进行对比各监测子区域的环境是否达标，若各监测子区域的综合环境指数Di大于或等于预设的标准环境指数Δθ，则符合标准，若各监测子区域的综合环境指数Di小于预设的标准环境指数Δθ，则不符合标准，并将不符合标准的子区域预警显示。
优选的，所述***优化维护模块中对预警显示的监测子区域进行环境不达标分析具体步骤如下：
步骤S01：***对预警显示的监测子区域的土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数进行数据分析；
步骤S02：分析各系数中小于对应标准阈值的系数，并详细分析其各个参数的含量；
步骤S03：将偏高或者偏低的参数进行优化调整，并持续监测优化调整后土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数的变化情况，再通过综合模型建立模块计算得出优化后的综合环境指数，依据优化后的综合环境指数再次进行分析调整。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过设有区域设置模块、数据采集模块、土壤参数处理模块、气候参数处理模块、水质参数处理模块、综合模型建立模块、***分析预警模块以及***优化维护模块，区域设置模块依据不同的作物种植范围为产业园划分不同区域，数据采集模块采集所需环境参数，通过土壤参数处理模块、气候参数处理模块和水质参数处理模块处理采集到的环境参数，并由综合模型建立模块计算得出综合环境指数，***分析预警模块依据综合环境指数对不符合标准的子区域进行分析预警，并由***优化维护模块对预警显示的监测子区域进行环境不达标分析，并依据分析结果展开进一步的优化维护，总之，基于物联网的农业产业园管理***具备实时数据监测和采集、大数据分析和决策支持、远程监控和控制、实时预警和反应能力以及数据集中存储和管理功能，这些优点有助于提高农业产业园管理的效率、精确性和可持续发展。
附图说明
图1为一种基于物联网的农业产业园管理***的流程图。
图2为一种基于物联网的农业产业园管理***的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，另外，在以下的实施方式中记载的各结构的形态只不过是例示，本发明所涉及的一种基于物联网的农业产业园管理***并不限定于在以下的实施方式中记载的各结构，在本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式都属于本发明保护的范围。
实施例1：请参阅图1所示，本发明提供了一种基于物联网的农业产业园管理***，包括：区域设置模块、数据采集模块、土壤参数处理模块、气候参数处理模块、水质参数处理模块、综合模型建立模块、***分析预警模块以及***优化维护模块。
本实施例中，需要具体说明的是，所述区域设置模块，依据不同的作物种植范围为农业产业园划分为不同区域，将传感器设备安装在农业产业园不同区域中，并将各监测子区域依次编号为1，2，...，i，...，n；
所述区域设置模块中传感器设备包括温湿度传感器、土壤湿度传感器和光照传感器，并将传感器设备安装部署在农业产业园区的土壤、气候和水质环境中。
本实施例中，需要具体说明的是，所述数据采集模块，通过物联网通信技术将传感器获取的数据传输至数据中心，并提取各监测子区域环境参数数据，环境参数数据包括园区土壤参数、园区气候参数和园区水质参数；
所述数据采集模块中园区土壤参数包括各监测子区域的饱和土壤容重、土壤质量和土壤水分含量，其中饱和土壤容重包括各监测子区域的土壤颗粒密度、水的密度和土壤孔隙度，园区气候参数包括各监测子区域空气含水量、空气中水蒸气分压力和每日降水量，园区水质参数包括各监测子区域污染物种类数、第x种污染物的实测值和第x种污染物的评价标准。
本实施例中，需要具体说明的是，所述土壤参数处理模块，基于数据采集模块提取出的园区土壤参数，通过土壤状态分析数学模型计算得出各监测子区域的土壤状态系数，并将经计算得出的土壤状态系数传输至综合模型建立模块；
所述土壤参数处理模块中计算得出的各监测子区域土壤状态系数的计算步骤如下：
步骤S01：计算各监测子区域饱和土壤容重，计算公式为：其中Ysi表示各监测子区域的饱和土壤容重，Gsi表示各监测子区域的土壤颗粒密度，Ywi表示各监测子区域的水的密度，ei表示各监测子区域的土壤孔隙度；
步骤S02：计算各监测子区域土壤状态系数，计算公式为：其中Zi表示各监测子区域的土壤状态系数，Ysi表示各监测子区域的饱和土壤容重，Msi表示各监测子区域的土壤质量，Xsi表示各监测子区域的土壤水分含量。
本实施例中，需要具体说明的是，所述气候参数处理模块，基于数据采集模块提取出的园区气候参数，通过气候分析函数模型计算得出各监测子区域的气候湿润度系数，并将经计算得出的气候湿润度系数传输至综合模型建立模块；
所述气候参数处理模块中计算得出的各监测子区域气候湿润度系数的计算公式为：其中Ai表示各监测子区域气候湿润度系数，wi表示各监测子区域空气含水量，pi表示各监测子区域空气中水蒸气分压力，xn表示每日降水量，/>为降水量平均值且/>m可表示从每月月初至月底的任意一天的天数。
本实施例中，需要具体说明的是，所述水质参数处理模块，基于数据采集模块提取出的园区水质参数，通过水质计算函数模型计算得出各监测子区域的水体质量系数，并将经计算得出的水体质量系数传输至综合模型建立模块；
所述水质参数处理模块中计算得出的各监测子区域水体质量系数的计算公式为：其中Mi表示各监测子区域的水体质量系数，Cix表示各监测子区域第x种污染物的实测值，Six表示各监测子区域第x种污染物的评价标准，y表示参加评价的污染物种类数。
本实施例中，需要具体说明的是，所述综合模型建立模块，基于计算得出的各监测子区域土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数建立综合模型，计算得出各监测子区域的综合环境指数，并将综合环境指数传输至***分析预警模块；
所述综合模型建立模块中基于各监测子区域土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数，计算得出各监测子区域的综合环境指数的计算公式为：Di＝w1×Zi+w2×Ai+w3×Mi，其中Di表示各监测子区域的综合环境指数，w1、w2和w3表示土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数的权重。
本实施例中，需要具体说明的是，所述***分析预警模块，接收综合模型建立模块计算得出的各监测子区域的综合环境指数，依据综合环境指数分析各监测子区域的环境是否达标，并将未达标的子区域进行状态显示并预警；
所述***分析预警模块将各监测子区域的综合环境指数Di与预设的标准环境指数Δθ进行对比各监测子区域的环境是否达标，若各监测子区域的综合环境指数Di大于或等于预设的标准环境指数Δθ，则符合标准，若各监测子区域的综合环境指数Di小于预设的标准环境指数Δθ，则不符合标准，并将不符合标准的子区域预警显示。
本实施例中，需要具体说明的是，所述***优化维护模块，接收到***分析预警模块的分析结果和预警显示，对预警显示的监测子区域进行环境不达标分析，并依据分析结果展开进一步的优化维护；
所述***优化维护模块中对预警显示的监测子区域进行环境不达标分析具体步骤如下：
步骤S01：***对预警显示的监测子区域的土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数进行数据分析；
步骤S02：分析各系数中小于对应标准阈值的系数，并详细分析其各个参数的含量；
步骤S03：将偏高或者偏低的参数进行优化调整，并持续监测优化调整后土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数的变化情况，再通过综合模型建立模块计算得出优化后的综合环境指数，依据优化后的综合环境指数再次进行分析调整。
实施例2：本实施例与实施例1的具体区别在于综合环境指数的影响因素还包括各监测子区域的自由CO2浓度指数，所述自由CO2浓度指数具体的计算过程如下：
步骤S01：根据传感器设备采集产业园园区各监测子区域CO2浓度贡献量和全天单位植被净光合固碳量，确定产业园园区自由CO2浓度指数；
步骤S02：CO2浓度指数的计算公式为：其中α表示产业园园区自由CO2浓度指数，qi表示各监测子区域CO2浓度贡献量，ci表示各监测子区域全天单位植被净光合固碳量，n表示设置监测子区域的个数；
步骤S03：将产业园园区自由CO2浓度指数与预设的CO2浓度指数阈值进行对比，判断产业园园区自由CO2浓度指数是否符合标准，若产业园园区自由CO2浓度指数小于预设的CO2浓度指数阈值，则符合标准，若产业园园区自由CO2浓度指数大于或等于预设的CO2浓度指数阈值，则不符合标准。
本发明通过设有区域设置模块、数据采集模块、土壤参数处理模块、气候参数处理模块、水质参数处理模块、综合模型建立模块、***分析预警模块以及***优化维护模块，区域设置模块依据不同的作物种植范围为产业园划分不同区域，数据采集模块采集所需环境参数，通过土壤参数处理模块、气候参数处理模块和水质参数处理模块处理采集到的环境参数，并由综合模型建立模块计算得出综合环境指数，***分析预警模块依据综合环境指数对不符合标准的子区域进行分析预警，并由***优化维护模块对预警显示的监测子区域进行环境不达标分析，并依据分析结果展开进一步的优化维护，总之，基于物联网的农业产业园管理***具备实时数据监测和采集、大数据分析和决策支持、远程监控和控制、实时预警和反应能力以及数据集中存储和管理功能，这些优点有助于提高农业产业园管理的效率、精确性和可持续发展。
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种基于物联网的农业产业园管理***，其特征在于：包括：区域设置模块、数据采集模块、土壤参数处理模块、气候参数处理模块、水质参数处理模块、综合模型建立模块、***分析预警模块以及***优化维护模块；
所述区域设置模块，依据不同的作物种植范围为农业产业园划分为不同区域，将传感器设备安装在农业产业园不同区域中，并将各监测子区域依次编号为1，2，...，i，...，n；
所述数据采集模块，通过物联网通信技术将传感器获取的数据传输至数据中心，并提取各监测子区域环境参数数据，环境参数数据包括园区土壤参数、园区气候参数和园区水质参数；
所述土壤参数处理模块，基于数据采集模块提取出的园区土壤参数，通过土壤状态分析数学模型计算得出各监测子区域的土壤状态系数，并将经计算得出的土壤状态系数传输至综合模型建立模块；
所述气候参数处理模块，基于数据采集模块提取出的园区气候参数，通过气候分析函数模型计算得出各监测子区域的气候湿润度系数，并将经计算得出的气候湿润度系数传输至综合模型建立模块；
所述水质参数处理模块，基于数据采集模块提取出的园区水质参数，通过水质计算函数模型计算得出各监测子区域的水体质量系数，并将经计算得出的水体质量系数传输至综合模型建立模块；
所述综合模型建立模块，基于计算得出的各监测子区域土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数建立综合模型，计算得出各监测子区域的综合环境指数，并将综合环境指数传输至***分析预警模块；
所述***分析预警模块，接收综合模型建立模块计算得出的各监测子区域的综合环境指数，依据综合环境指数分析各监测子区域的环境是否达标，并将未达标的子区域进行状态显示并预警；
所述***优化维护模块，接收到***分析预警模块的分析结果和预警显示，对预警显示的监测子区域进行环境不达标分析，并依据分析结果展开进一步的优化维护。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业产业园管理***，其特征在于：所述区域设置模块中传感器设备包括温湿度传感器、土壤湿度传感器和光照传感器，并将传感器设备安装部署在农业产业园区的土壤、气候和水质环境中。
3.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业产业园管理***，其特征在于：所述数据采集模块中园区土壤参数包括各监测子区域的饱和土壤容重、土壤质量和土壤水分含量，其中饱和土壤容重包括各监测子区域的土壤颗粒密度、水的密度和土壤孔隙度，园区气候参数包括各监测子区域空气含水量、空气中水蒸气分压力和每日降水量，园区水质参数包括各监测子区域污染物种类数、第x种污染物的实测值和第x种污染物的评价标准。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业产业园管理***，其特征在于：所述土壤参数处理模块中计算得出的各监测子区域土壤状态系数的计算步骤如下：
步骤S01：计算各监测子区域饱和土壤容重，计算公式为：其中Ysi表示各监测子区域的饱和土壤容重，Gsi表示各监测子区域的土壤颗粒密度，Ywi表示各监测子区域的水的密度，ei表示各监测子区域的土壤孔隙度；
步骤S02：计算各监测子区域土壤状态系数，计算公式为：其中Zi表示各监测子区域的土壤状态系数，Ysi表示各监测子区域的饱和土壤容重，Msi表示各监测子区域的土壤质量，Xsi表示各监测子区域的土壤水分含量。
5.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业产业园管理***，其特征在于：所述气候参数处理模块中计算得出的各监测子区域气候湿润度系数的计算公式为：其中Ai表示各监测子区域气候湿润度系数，wi表示各监测子区域空气含水量，pi表示各监测子区域空气中水蒸气分压力，xn表示每日降水量，/>为降水量平均值且/>m可表示从每月月初至月底的任意一天。
6.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业产业园管理***，其特征在于：所述水质参数处理模块中计算得出的各监测子区域水体质量系数的计算公式为：其中Mi表示各监测子区域的水体质量系数，Cix表示各监测子区域第x种污染物的实测值，Six表示各监测子区域第x种污染物的评价标准，y表示参加评价的污染物种类数。
7.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业产业园管理***，其特征在于：所述综合模型建立模块中基于各监测子区域土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数，计算得出各监测子区域的综合环境指数的计算公式为：Di＝w1×Zi+w2×Ai+w3×Mi，其中Di表示各监测子区域的综合环境指数，w1、w2和w3表示土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数的权重。
8.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业产业园管理***，其特征在于：所述***分析预警模块将各监测子区域的综合环境指数Di与预设的标准环境指数Δθ进行对比各监测子区域的环境是否达标，若各监测子区域的综合环境指数Di大于或等于预设的标准环境指数Δθ，则符合标准，若各监测子区域的综合环境指数Di小于预设的标准环境指数Δθ，则不符合标准，并将不符合标准的子区域预警显示。
9.根据权利要求1所述的一种基于物联网的农业产业园管理***，其特征在于：所述***优化维护模块中对预警显示的监测子区域进行环境不达标分析具体步骤如下：
步骤S01：***对预警显示的监测子区域的土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数进行数据分析；
步骤S02：分析各系数中小于对应标准阈值的系数，并详细分析其各个参数的含量；
步骤S03：将偏高或者偏低的参数进行优化调整，并持续监测优化调整后土壤状态系数、气候湿润度系数和水体质量系数的变化情况，再通过综合模型建立模块计算得出优化后的综合环境指数，依据优化后的综合环境指数再次进行分析调整。
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